Kettenwirkerei – Die schnellste Flächenbildungstechnologie in der Textiltechnik

Beim Maschenstricken im Schussfadenverfahren (wie beim Handstricken und bei Rundstrickmaschinen) verläuft ein einziger Faden horizontal über die Ware und bildet nacheinander Maschen an benachbarten Nadeln. Reißt eine Masche, kann die Ware 'laufen', also entlang der Spalte aufribbeln. Beim Kettenwirken hat jede Nadel ihren eigenen, dedizierten Faden, der vertikal (in Kettrichtung) verläuft. Diese Fäden bilden Maschen, die sich durch kontrollierte seitliche Bewegungen mit benachbarten Fäden verschlingen. Da jede Nadel über einen eigenen Faden verfügt, ist kettengewirkte Ware laufmaschenfest: Ein gerissener Faden betrifft nur eine Masche und nicht die gesamte Spalte. Dieser strukturelle Unterschied macht das Kettenwirken ideal für Dessous, Strumpfwaren und technische Textilien, bei denen die Formstabilität wichtig ist.

Tausende paralleler Garnfäden werden auf Segmentkettbäume aufgewickelt – große zylindrische Walzen, die auf der Kettenwirkmaschine montiert werden. Eine typische Tricot-Maschine benötigt 2–4 Kettbäume, von denen jeder 2.000–5.000 Garnenden trägt. Alle Garne auf einem Baum müssen identische Spannung und Länge aufweisen – schon kleine Abweichungen verursachen sichtbare Fehler (zu straffe oder zu lockere Maschen) im Gewebe. Die Kettvorbereitung für das Kettenwirken ist im Prinzip identisch mit der Kettvorbereitung für das Weben und ist der zeitaufwendigste Teil des Prozesses – Baumwechsel können auf breiten Maschinen Stunden dauern.

Jeder Kettbaum führt seine Fäden durch eine Fadenführerschiene – eine lange, flache Schiene über die gesamte Maschinenbreite, die für jeden Faden mit einem Fadenführerauge ausgestattet ist. Die Fadenführerschiene hält die Fäden in Position und bewegt sie seitlich (nach links oder rechts) zwischen den Nadelreihen, um das verschränkte Muster zu erzeugen. Eine Tricotmaschine hat 2–4 Fadenführerschienen; eine Raschelmaschine kann bis zu 78 haben. Jede Fadenführerschiene bewegt sich unabhängig gemäß einem programmierten Muster – die Kombination aller Schienenbewegungen bestimmt die Gewebestruktur. Die Fadenführerschienen sind der „Webstuhl“ der Kettenwirkerei: Sie definieren das Muster, so wie Webschäfte die Bindung bei einem Gewebe bestimmen.

Der Kettenwirkzyklus umfasst zwei grundlegende Bewegungen. Die Überlegung ist eine seitliche Bewegung der Legeschiene, während sich die Nadeln in der Hakenstellung befinden – das Garn umschlingt eine Nadel und bildet so eine Masche. Die Unterlegung ist eine seitliche Bewegung, während sich die Nadeln in der Nicht-Hakenstellung befinden – das Garn schwebt über die Rückseite der Ware zu einer neuen Nadelposition. Die Überlegung bestimmt, um welche Nadel jeder Faden geschlungen wird; die Unterlegung bestimmt, wie weit sich jeder Faden zwischen den Maschenreihen seitlich bewegt. Gemeinsam definieren sie die Warenstruktur – von einfachem Tricot (1-Nadel-Überlegung, 1-Nadel-Unterlegung) bis zu komplexen Multibar-Mustern.

Tricot (vom französischen tricoter, stricken) ist die einfachste und gebräuchlichste Kettenwirk-Bindung. Sie verwendet zwei Legeschienen. Die vordere Legeschiene legt in eine Richtung (z. B. nach rechts), und die hintere Legeschiene legt in die entgegengesetzte Richtung (nach links). Dadurch entsteht ein Gewebe mit einer glatten Vorderseite, die feine vertikale Rippen (Maschenstäbchen) zeigt, und einer strukturierten Rückseite mit horizontalen Flottungen. Tricot ist das Standardgewebe für Dessous, Futterstoffe und gerauhte Fleece-Stoffe. Eine Karl-Mayer-HKS-Tricotmaschine stellt dieses Gewebe mit 3.000–4.000 Maschenreihen pro Minute her – jede Maschenreihe bildet gleichzeitig eine Reihe von Maschen über die gesamte Maschinenbreite.

Raschelmaschinen verwenden Zungennadeln (anstelle der Verbundnadeln von Tricot) und können wesentlich schwerere und vielfältigere Garne verarbeiten. Mit jacquardgesteuerten Legeschienen erzeugen Raschelmaschinen offene Strukturen: Netze, Gittergewebe und filigrane Spitzenmuster. Das Jacquardsystem steuert die Legebewegung jedes einzelnen Fadens in einer Legeschiene individuell, wodurch für jeden Faden eigene Muster möglich sind – eine Fähigkeit, die die komplexen Blumen- und geometrischen Muster maschinell hergestellter Spitze hervorbringt. Raschel-Spitzenmaschinen mit 78 Legeschienen und Jacquardsteuerung produzieren Stoffe von erstaunlicher Komplexität bei industriellen Geschwindigkeiten.

Kettenwirken ist die Haupttechnologie zur Herstellung von Stretchstoffen – Badebekleidung, Activewear, Shapewear und Kompressionsbekleidung. Spandexgarn wird über eine eigene Legeschiene unter kontrollierter Spannung zugeführt. Der Spandex wird zusammen mit Polyester- oder Nylon-Grundgarnen in die Maschenstruktur eingearbeitet. Das Legeschienenmuster bestimmt, ob der Spandex einseitige Dehnung (Kett- oder Schussrichtung) oder zweiseitige Dehnung (in beide Richtungen) ermöglicht. Ein typischer Badestoff enthält 78–82 % Nylon und 18–22 % Spandex und wird auf einer Karl-Mayer-Maschine kettengewirkt – dieselbe Stoffstruktur, die den modernen Wettkampf-Badeanzug ermöglichte.

Doppelnadelbarren-Raschelmaschinen können dreidimensionale Abstandsgewebe herstellen – zwei äußere Gewebelagen, die durch eine Schicht aus Monofilgarnen verbunden sind, die die Lagen auf Abstand halten und so eine komprimierbare, atmungsaktive Sandwichstruktur erzeugen. Die Dicke der Abstandsschicht kann 2–20 mm betragen. Diese Gewebe ersetzen Schaumstoffpolsterungen in Matratzen, Schuheinlagen, Autositzkissen und Sportpolstern, da sie atmungsaktiv sind (Luft zirkuliert durch die Abstandsschicht), waschbar, recycelbar (Einstoffpolymer) und ihre Elastizität über Millionen von Kompressionszyklen beibehalten.

Kettenwirkmaschinen, die für technische Textilien angepasst sind, können multiaxiale Gelege herstellen – Lagen gerader (ungekräuselter) Garne, die in Richtungen von 0°, 90°, +45° und -45° ausgerichtet sind und durch eine leichte Kettenwirkmasche zusammengehalten werden. Diese Gelege dienen als Verstärkung in faserverstärkten Verbundwerkstoffen für Windkraftanlagenflügel, Flugzeugstrukturen, Boote und Automobilkomponenten. Da die Verstärkungsfasern gerade bleiben (nicht gekräuselt wie bei Webgeweben), liefern multiaxiale Kettengelege bezogen auf das Flächengewicht höhere mechanische Eigenschaften als gewebte Verstärkungen. Die Garne können aus Glasfaser, Kohlenstofffaser oder Aramid (Kevlar) bestehen.

Kettenwirkware wird auf denselben Maschinen gefärbt und veredelt wie Webware – Jetfärbeapparate, Spannrahmen und Kalander. Kettenwirkware erfordert jedoch während der Nassbehandlung eine sorgfältige Spannungskontrolle, da sie deutlich dehnbarer ist als Webware und sich bei Überdehnung dauerhaft verziehen kann. Die Thermofixierung auf einem Spannrahmen bei 180–200 °C stabilisiert die Abmessungen von Polyester- und Nylon-Kettenwirkware. Bei gerauter Fleece-Ware (ein wichtiges Kettenwirkprodukt) wird die Oberfläche auf einer Rauhmaschine aufgerauht: rotierende, mit Drahtnadeln bespannte Walzen ziehen Faserschlingen an die Oberfläche und erzeugen so den weichen, isolierenden Flor von Fleece-Jacken und -Decken.

Der Geschwindigkeitsvorteil der Kettenwirkerei gegenüber anderen flächenbildenden Technologien ist beträchtlich. Eine einzelne Karl Mayer HKS 3-1 Tricot-Maschine, die mit 3.500 Maschenreihen pro Minute läuft und eine Feinheit von 28 Nadeln pro Zoll über 130 Zoll Breite aufweist, produziert etwa 500–600 Quadratmeter Stoff pro Stunde. Ein vergleichbarer Webstuhl (Greifer, 600 Schuss pro Minute, 130 Zoll breit) produziert etwa 40–60 Quadratmeter pro Stunde. Die Kettenwirkerei ist 10-mal schneller. Der Kompromiss liegt in der Flexibilität: Eine Änderung der Flächenstruktur erfordert den Wechsel der Kettbäume und die Neueinrichtung der Legeschienen – ein Vorgang, der Stunden bis Tage dauert, verglichen mit Minuten bei einer Maschenwaren-Rundstrickmaschine. Die Kettenwirkerei eignet sich hervorragend für die Großserienproduktion standardisierter Stoffe.

Die Kettenwirkerei nimmt eine einzigartige Position zwischen Weberei und Maschenware ein. Sie stellt Stoffe schneller her als beide, mit Eigenschaften, die beide nachahmen können – stabil und maßlich kontrolliert wie Gewebe, zugleich dehnbar und anschmiegsam wie Maschenware. Die Entwicklung der Technologie von der mechanischen Musterkontrolle (Kettenglieder) zur elektronischen Jacquard-Steuerung (Einzelnadelsteuerung) hat ihre Leistungsfähigkeit von einfacher Dessous-Tricot bis hin zu komplexen technischen Textilien für Verbundwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrt erweitert. Karl Mayer, der dominierende Hersteller, treibt Geschwindigkeiten und Fähigkeiten weiter voran – neuere Maschinen integrieren maschinenseitige Qualitätsüberwachung, vorausschauende Wartung und digitales Mustердesign. Die Kettenwirkerei repräsentiert die größte Annäherung der Textilindustrie an die kontinuierliche Prozessfertigung – eine unablässige Optimierung des Maschenbildungsprinzips, das den Textilmaschinenbau seit William Lees Strickrahmen von 1589 vorangetrieben hat.